2012年一级《市政工程》：盾构机型的选择

　　盾构机型的选择

　　一、盾构机的种类

　　按开挖面是否封闭划分，可分为密闭式和敞开式两类。

　　按平衡开挖面土压与水压的原理不同，密闭式盾构机又可分为土压式（常用泥土压式）和泥水式两种。

　　敞开式盾构机按开挖方式划分，可分为手掘式、半机械挖掘式和机械挖掘式三种。

　　按盾构机的断面形状划分，有圆形和异型盾构机两类，其中异型盾构机主要有多圆形、马蹄形和矩形。

　　二、盾构机的选择

　　（一）选择原则

　　盾构机的选择原则主要有：

　　（1）适用性原则

　　（2）技术先进性原则

　　技术先进性有两方面含义：一是不同种类盾构机技术先进性不同，二是同一种类盾构机由于设备配置的差：异与功能的差异而技术先进性不同。

　　（3）经济合理性原则

　　（二）各种盾构机对地质条件的适用性

　　（三）选择程序

　　喷锚暗挖法的掘进方式选择

　　“管超前、严注浆、短开挖、强支护、早封闭、勤量测”是浅埋暗挖法施工的十八字方针。

　　采用浅埋暗挖法施工时，常见的施工方法是正台阶法以及适用于特殊地层条件的其他施工方法，如全断面法、正台阶法、正台阶环形开挖法、单侧壁导坑法、双侧壁导坑法、中隔壁法、交叉中隔壁法、中洞法、侧洞法、柱洞法等。

　　一、全断面法

　　地下工程结构断面采用一次开挖成型的施工方法叫全断面开挖法，该法的优点是可以减少开挖对围岩的扰动次数，有利于围岩天然承载拱的形成，工序简单，便于组织大型机械化施工；施工速度快，防水处理简单。缺点是对地质条件要求严格，围岩必须有足够的自稳能力。

　　二、台阶法

　　台阶法施工就是将结构断面分成两个以上部分，即分成上下两个工作面或几个工作面，分步开挖。根据地层条件和机械配套情况，台阶法又可分为正台阶法和中隔壁台阶法等。正台阶法能较早使支护闭合，有利于控制其结构变形及由此引起的地面沉降。

　　（一）台阶法开挖优点

　　1．灵活多变，适用性强。凡是软弱围岩、第四纪沉积地层，必须采用正台阶法，这是各种不同方法中的基本方法。

　　2．具有足够的作业空间和较快的施工速度。当地层无水、洞跨小于10m时，均可采用该方法。

　　（二）台阶法开挖注意事项

　　1．台阶数不宜过多，台阶长度要适当，对城市第四纪地层，台阶长度一般以控制在1D内（D一般指隧道跨度）为宜。

　　2．对岩石地层，针对破碎地段可配合挂网喷锚支护施工，以防止落石和崩塌。

　　三、正台阶环形开挖法

　　又称环形开挖留核心土法，一般将断面分成环形拱部（示意图中的1、2、3）、上部核心土（4）、下部台阶（5）等三部分（见表1K413031）。根据断面的大小，环形拱部又可分成几块交替开挖。环形开挖进尺为0.5～1.Om，不宜过长。台阶长度一般以控制在1D内（D一般指隧道跨度）为宜。

　　和台阶法一样，核心土和下部开挖都是在拱部初次支护保护下进行的，施工安全性好。这种方法适用于一般土质或易坍塌的软弱围岩中。

　　这种方法的主要优点是：与超短台阶法相比，台阶长度可以适度加长，以减少上、下台阶施工干扰；而与下述的侧壁法相比，施工机械化程度可相对提高，施工速度可加快。

　　四、单侧壁导坑法

　　这种方法一般是将断面分成三块：侧壁导坑（1）、上台阶（2）、下台阶（3）（见表1K413031中的示意图）。侧壁导坑尺寸应本着充分利用台阶的支撑作用，并考虑机械设备和施工条件而定。一般侧壁导坑宽度不宜超过0.5倍洞宽，高度以到起拱线为宜，这样导坑可分二次开挖和支护，不需要架设工作平台，人工架立钢支撑也较方便。

　　单侧壁导坑法适用于断面跨度大，地表沉陷难于控制的软弱松散围岩中。

　　五、双侧壁导坑法

　　又称眼镜工法。当隧道跨度很大，地表沉陷要求严格，围岩条件特别差，单侧壁导坑法难以控制围岩变形时，可采用双侧壁导坑法。现场实测表明，双侧壁导坑法所引起的地表沉陷仅为短台阶法的1／2.

　　这种方法一般是将断面分成四块：左、右侧壁导坑、上部核心土（2）、下台阶（3）（见表1K413031中的示意图）。导坑尺寸拟定的原则同前，但宽度不宜超过断面最大跨度的1／3.左、右侧导坑错开的距离，应根据开挖一侧导坑所引起的围岩应力重分布的影响不致波及另一侧已成导坑的原则确定。

　　双侧壁导坑法施工安全，但速度较慢，成本较高。

　　六、中隔壁法和交叉中隔壁法

　　中隔壁法也称CD工法，主要适用于地层较差和不稳定岩体、且地面沉降要求严格的地下工程施工。当CD工法不能满足要求时，可在CD工法基础上加设临时仰拱，即所谓的交叉中隔壁法（CRD工法）。CD工法和CRD工法在大跨度隧道中应用普遍，在施工中应严格遵守正台阶法的施工要点，尤其要考虑时空效应，每一步开挖必须快速，必须及时步步成环，工作面留核心土或用喷混凝土封闭，消除由于工作面应力松弛而增大沉降值的现象。

　　七、中洞法、侧洞法、柱洞法、洞桩法

　　当地层条件差、断面特大时，一般设计成多跨结构，跨与跨之间有梁、柱连接，一般采用中洞法、侧洞法、柱晌法及洞桩法等施工，其核心思想是变大断面为中小断面，提高施工安全度。

　　1．中洞法施工就是先开挖中间部分（中洞），在中洞内施作梁、柱结构，然后再开挖两侧部分（侧洞），并逐渐将侧洞顶部荷载通过中洞初期支护转移到梁、柱结构上。由于中洞的跨度较大，施工中一般采用CD．CRD或眼镜工法进行施工。中洞法施工工序复杂，但两侧洞对称施工，比较容易解决侧压力从中洞初期支护转移到梁柱上时的不平衡侧压力问题，施工引起的地面沉降较易控制。该工法的特点是初期支护自上而下，每一步封闭成环，环环相扣，二次衬砌自下而上施工，施工质量容易得到保证。

　　2．侧洞法施工就是先开挖两侧部分（侧洞），在侧洞内做梁、柱结构，然后再开挖中间部分（中洞），并逐渐将中洞顶部荷载通过初期支护转移到梁、柱上，这种施工方法在处理中洞顶部荷载转移时，相对于中洞法要困难一些。两侧洞施工时，中洞上方土体经受多次扰动，形成危及中洞的上小下大的梯形、三角形或楔形土体，该土体直接压在中洞上，中洞施工若不够谨慎就可能发生坍塌。

　　3．柱洞法施工是先在立柱位置施作一个小导洞，当小导洞做好后，在洞内再做底梁，形成一个细而高的纵向结构，该工法的关键是如何确保两侧开挖后初期支护同步作用在顶纵梁上，而且柱子左右水平力要同时加上且保持相等。

　　4．洞桩法就是先挖洞，在洞内制作挖孔桩，梁柱完成后，再施作顶部结构，然后在其保护下施工，实际上就是将盖挖法施工的挖孔桩梁柱等转入地下进行。

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